BobNoah/Shutterstock / BÄSTA BAKGRUND/Shutterstock
När NASA avslöjade de första fullfärgsbilderna från James Webb Space Telescope (JWST) i juli 2022 slogs även erfarna astronomer av deras skönhet. En bild – en fantastisk infraröd vy av Carinanebulosan, en stjärnbildande region 7 500 ljusår bort – fångade fantasin. "Detta är ett konstverk", sa René Doyon, en huvudutredare på JWST-uppdraget, vid en NASA-presskonferens.
JWST:s framgång bygger på arvet från rymdteleskopet Hubble, som lanserades 1990. Hubble revolutionerade vår syn på universum, och levererade djupfältsbilder av avlägsna galaxer, spektakulära supernovor och nebulosor och hjälpte till att bestämma universums ålder och expansionshastighet. Dess ikoniska fotografier är nu inbäddade i läroböcker, nyhetsrubriker och bärbara bakgrundsbilder över hela världen.
Istället för att ersätta Hubble, designades JWST för att utöka dess räckvidd. Medan Hubble observerar synligt och ultraviolett ljus, är JWST specialiserat på infrarött, vilket gör att den kan titta genom kosmiskt damm och upptäcka svaga signaler från de tidigaste galaxerna. Tillsammans bildar de en kraftfull duo:Hubble ser långt; JWST ser djupt.
Nasa/Getty Images
Hubble kretsar runt jorden i cirka 320 miles, vilket gör den tillgänglig för reparationer - Hubble genomgick en berömd korrigerande optikuppgradering efter sina första suddiga bilder. Däremot arbetar JWST från den andra Lagrange-punkten (L2), ungefär 1 miljon miles från jorden, där den kan "sväva" med hjälp av solens och jordens kombinerade gravitationskrafter. Denna avlägsna position ger JWST en fri utsikt över kosmos men innebär också att varje reparation skulle vara omöjlig.
Den mest betydande skillnaden mellan de två teleskopen är deras spektralområde. Hubble fångar ultraviolett, synligt och ett smalt band av nära-infrarött ljus (0,1–2,5 µm). JWST observerar främst i det infraröda, spänner över 0,6–28,5 µm. Eftersom ljus sträcker sig (rödförskjutningar) över stora avstånd, sänder galaxer från det tidiga universum ut ljus som har skiftat in i det infraröda när det når oss. Hubble kunde tipsa om dessa strukturer; JWST kan lösa dem i detalj.
Båda teleskopen använder böjda speglar istället för linser, men deras design skiljer sig åt. Hubble använder ett Ritchey-Chrétien-system – en djupare böjd spegeluppsättning som ger hög klarhet över ett brett fält. JWST använder en anastigmatdesign med tre speglar, som innehåller en tredje spegel som levererar oöverträffade detaljer från rymdens yttersta avstånd.
Bill Ingalls/nasa/Getty Images
Samarbete är viktigt, och Hubble och JWST exemplifierar kompletterande ambitioner. Hubbles 2,4-meters primärspegel (≈8ft) förvärras av JWST:s 6,5-metersspegel (≈21ft), vilket gör att den senare kan samla mycket svagare ljus från djupare i rymden och längre tillbaka i tiden. JWST:s större storlek kräver också en solskärm lika stor som en tennisbana för att hålla instrumenten kalla för infraröda observationer.
Hubble förblir i drift och observerar ofta samma mål som JWST vid olika våglängder. Medan Hubbles nära-infraröda förmåga är anmärkningsvärd, gynnade dess design kortare våglängder. JWST:s bredare infraröda område gör den överlägsen för att studera exoplaneter, svala bruna dvärgar och galaxer upp till nio gånger svagare än de som kan upptäckas av Hubble.
Ser vi fram emot kommer Nancy Grace Roman Space Telescope, planerat att lanseras 2027, att fortsätta denna linje. Designad med ett synfält som är 100 gånger större än Hubbles, kommer det att hjälpa forskare att undersöka mörk energi, exoplaneter och planetsystem i vår galax. Dessa observatorier representerar toppen av mänsklig uppfinningsrikedom, ingenjörskonst och kollaborativ vetenskap. Även om många människor inte kan se Vintergatan med blotta ögat, får vår art snabbt oöverträffad tillgång till universum.
